CN103254842B - 一种改性淀粉木材胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种改性淀粉木材胶粘剂及其制备方法和应用，其制作过程为：a、水解，配制质量浓度为45%的淀粉浆，向其内加入淀粉水解助剂水解5小时，水解温度为50℃，其中淀粉水解助剂质量为淀粉的2%；b、氧化，在淀粉浆中加入催化剂，再加入氧化剂，反应50分钟，加入浓度为45%的氢氧化钠溶液进行搅拌，反应至气泡消失，重新启动搅拌，其中催化剂质量为淀粉的1%、氧化剂质量为淀粉的10%、氢氧化钠溶液质量为淀粉的30%；c、糊化，把氧化后的淀粉浆升温到92℃，保温30分钟，得改性淀粉胶；d、掺混，取水溶性的热固性酚醛树脂胶加到改性淀粉胶中，搅拌50分钟后降温冷却到50℃，得到改性淀粉木材胶粘剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种木材粘胶剂的生产方法，具体涉及一种改性淀粉木材胶粘剂及其制备方法和应用。
背景技术
木材工业是胶粘剂的最大应用领域，胶合板、刨花板、家具、纤维板等人造板使用约占90%的木材胶粘剂，所占比重最大。目前，人造板使用的胶粘剂基本上是“三醛胶”，即脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺－甲醛等传统合成胶，但是“三醛胶”在生产和使用过程中所释放出的游离甲醛会对环境造成严重污染。
淀粉是生物质资源，韧性好，使用方便，粘接强度高，价格低廉且无毒环保，具有较好的开发潜力和应用前景，但因其耐水性能欠佳，初粘接力低、易于霉变等原因在木材加工领域很少应用。
专利号为200710032552.0的发明专利公开了一种氧化淀粉改性酚醛树脂木材胶粘剂及其制备方法和应用，其将淀粉进行改性后克服了淀粉本身存在的缺陷，使其适合用于制备木材胶粘剂，但仍存在以下几点不足：
1）、调配出的淀粉浆浓度较低，导致需要后脱水处理；
2）、酚醛树脂低聚物与氧化淀粉酶解物的质量比为1:1~9:1，木材胶粘剂中主要成分仍为酚醛树脂胶，淀粉浆的加入量少，生产成本较高；
3）、在制备过程中需多次进行升温降温，其工艺繁琐，不够节能；
4）、生产出的木材胶粘剂需经过脱水、脱酚及脱醛处理，会对环境造成污染。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供了一种改性淀粉木材胶粘剂及其制备方法和应用，其生产工艺简洁、粘接能力强、节能环保，利用本木材粘胶剂制作的胶合板的甲醛挥发量为0.9毫克/升，符合国家标准E1级的要求，按Ⅰ类胶合板检测方法检测，胶合强度为1.1MPa。
本发明的制备方法由以下步骤构成：
a、淀粉的水解改性，用水把淀粉配制成质量浓度为35~45%的淀粉浆，再向其内加入淀粉水解助剂进行水解1~5小时，所述的淀粉水解助剂为酵母、盐酸、硫酸或真菌淀粉酶,水解温度控制在35~50℃，其中淀粉水解助剂质量为淀粉质量的0.01~2%；
b、淀粉的氧化改性，在上述水解后的淀粉浆中加入硫酸盐作为催化剂，硫酸盐为硫酸亚铁、硫酸铜或硫酸镍，缓慢加入氧化剂，氧化剂为有效氯质量含量为8%的次氯酸钠或质量浓度为30%的双氧水，反应10~50分钟后，缓慢加入质量浓度为45%的氢氧化钠溶液进行搅拌，搅拌均匀后，停止搅拌，反应至气泡消失，重新启动搅拌，其中硫酸盐质量为淀粉质量的0.1~1%、氧化剂质量为淀粉质量的5~10%、氢氧化钠溶液质量为淀粉质量的20~30%；
c、淀粉的糊化改性，把氧化后的淀粉浆升温到88~92℃，保温20~30分
钟，制得改性淀粉胶；
d、淀粉的掺混改性，取水溶性的热固性酚醛树脂胶加到改性淀粉胶中，
搅拌30~50分钟后降温冷却到50℃，得到改性淀粉木材胶粘剂，其中改性淀粉胶的质量占木材胶粘剂质量的50~70%，热固性酚醛树脂胶的质量占木材胶粘剂质量的30~50%。
所述d步骤中的所述d步骤中的改性淀粉胶的质量占木材胶粘剂质量的70%，热固性酚醛树脂胶的质量占木材胶粘剂质量的30%。
按上述方法制得的改性淀粉木材胶粘剂的粘度为600~2200mPa·s，固含量为38~42%，外观为黑棕色，用此改性淀粉木材胶粘剂制得的胶合板的甲醛挥发量为0.9毫克/升，符合国家标准E1级的要求，按Ⅰ类胶合板检测方法检测，胶合强度为1.1MPa。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1）、利用改性淀粉制备木材胶粘剂，使淀粉经改性后在木材加工领域得到了应用，扩大了淀粉的使用范围，同时也减少了木材胶粘剂对石油资源的依赖。
2）使用本发明制备的木材胶粘剂制作出的胶合板耐水性能优于脲醛胶制作的胶合板，在建筑模板领域可以减少模板使用量，从而减少木材采伐量。
3）用本方法制备的胶粘剂，主要成份为淀粉，生产成本很低，可代替“三醛胶”在实际生产中应用。
4）在制备过程中只需一次升温降温，无需进行脱水、脱酚及脱醛处理，既节省了工艺步骤、缩短加工时间，又不会对环境造成污染，符合环保要求，工艺简洁、节省能源。
5）、生产出的木材胶粘剂可制得Ⅰ类胶合板，板材甲醛挥发量小于1.5毫克/升，达到E1级要求。
具体实施方式：
以下结合各实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
该改性淀粉木材胶粘剂的制备方法由以下步骤构成：
a、淀粉的水解改性，用水把淀粉配制成质量浓度为35~45%的淀粉浆，再向其内加入淀粉水解助剂进行水解1~5小时，所述的淀粉水解助剂为酵母、盐酸、硫酸或真菌淀粉酶,水解温度控制在35~50℃，其中淀粉水解助剂质量为淀粉质量的0.01~2%；
b、淀粉的氧化改性，在上述水解后的淀粉浆中加入硫酸盐作为催化剂，硫酸盐为硫酸亚铁、硫酸铜或硫酸镍，缓慢加入氧化剂，氧化剂为有效氯质量含量为8%的次氯酸钠或质量浓度为30%的双氧水，反应10~50分钟后，缓慢加入质量浓度为45%的氢氧化钠溶液进行搅拌，搅拌均匀后，停止搅拌，反应至气泡消失，重新启动搅拌，其中硫酸盐质量为淀粉质量的0.1~1%、氧化剂质量为淀粉质量的5~10%、氢氧化钠溶液质量为淀粉质量的20~30%；
c、淀粉的糊化改性，把氧化后的淀粉浆升温到88~92℃，保温20~30分
钟，制得改性淀粉胶；
d、淀粉的掺混改性，取水溶性的热固性酚醛树脂胶加到改性淀粉胶中，
搅拌30~50分钟后降温冷却到50℃，得到改性淀粉木材胶粘剂，其中改性淀粉胶的质量占木材胶粘剂质量的50~70%，热固性酚醛树脂胶的质量占木材胶粘剂质量的30~50%。
在上述得到的改性淀粉木材胶粘剂中加入改性淀粉木材胶粘剂质量25%的面粉，搅匀，以双面涂胶为300g/㎡的量，在杨木单板上涂胶,热压温度为135℃，热压压力1000MPa/㎡,热压时间为25分钟的条件下制作胶合板。所得胶合板甲醛释放量测定按GB/T17657—1999的规定进行，测得甲醛释放量为0.9mg/L，小于 GB/T 9846.3-2004中9甲醛释放量E1级限量值1.5mg/L的规定；胶合强度测定按GB/T17657—1999中4.15.4.2 a)规定进行，测得胶合强度值为1.1MPa,符合GB/T 9846.3-2004中8.2.1胶合强度指标值Ι类胶合板≥0.70MPa的要求。
实施例2
该改性淀粉木材胶粘剂的制备方法由以下步骤构成：
a、淀粉的水解改性，在反应釜中加入186kg水，加入100kg淀粉打浆，加入0.01kg真菌淀粉酶进行水解1小时，其水解温度控制在35℃；
b、淀粉的氧化改性，在上述淀粉浆中加入0.1kg硫酸镍作为催化剂，缓慢加入10kg有效氯质量含量为8%的次氯酸钠作为氧化剂，反应10分钟后，缓慢加入质量浓度为45%的氢氧化钠溶液20kg进行搅拌，搅拌均匀后，停止搅拌，反应至气泡消失，重新启动搅拌；
c、淀粉的糊化改性，把氧化后的淀粉浆升温至88℃，保持恒温20分钟，得改性淀粉胶；
d、淀粉的糊化改性，取水溶性的热固性酚醛树脂胶316kg加到改性淀粉胶中，搅拌30分钟后降温冷却到50℃，得到改性淀粉木材胶粘剂。
实施例3
该改性淀粉木材胶粘剂的制备方法由以下步骤构成：
a、淀粉的水解改性，在反应釜中加入367kg水，加入300kg淀粉打浆，加入6kg盐酸进行水解5小时，其水解温度控制在50℃；
b、淀粉的氧化改性，在上述淀粉浆中加入3kg硫酸铜作为催化剂，缓慢加入30kg质量浓度为30%的双氧水作为氧化剂，反应50分钟后，缓慢加入质量浓度为45%的氢氧化钠溶液90kg进行搅拌，搅拌均匀后，停止搅拌，反应至气泡消失，重新启动搅拌；
c、淀粉的糊化改性，把氧化后的淀粉浆升温至92℃，保持恒温30分钟，得改性淀粉胶；
d 、淀粉的掺混改性，取水溶性的热固性酚醛树脂胶530kg加到改性淀粉胶中，搅拌50分钟后降温冷却到50℃，得到改性淀粉木材胶粘剂。
实施例4
该改性淀粉木材胶粘剂的制备方法由以下步骤构成：
a、淀粉的水解改性，在反应釜中加入250kg水，加入150kg淀粉打浆，加入0.9kg的硫酸进行水解1.5小时，其水解温度控制在38℃；
b、淀粉的氧化改性，在上述淀粉浆中加入0.75kg硫酸亚铁作为催化剂，缓慢加入9kg质量浓度为30%的双氧水作为氧化剂，反应25分钟后，缓慢加入质量浓度为45%的氢氧化钠溶液38kg进行搅拌，搅拌均匀后，停止搅拌，反应至气泡消失，重新启动搅拌；
c、淀粉的糊化改性，把氧化后的淀粉浆升温至90℃，保持恒温25分钟，得改性淀粉胶；
d、淀粉的掺混改性，取水溶性的热固性酚醛树脂胶192kg加到改性淀粉胶中，搅拌40分钟后降温冷却到50℃，得到改性淀粉木材胶粘剂。
实施例5
该改性淀粉木材胶粘剂的制备方法由以下步骤构成：
a、淀粉的水解改性，在反应釜中加入345kg水，加入250kg淀粉打浆，加入2.5kg的酵母进行水解4.5小时，其水解温度控制在45℃；
b、淀粉的氧化改性，在上述淀粉浆中加入2kg硫酸铜作为催化剂，缓慢加入22.5kg浓度为30%的双氧水作为氧化剂，反应45分钟后，缓慢加入质量浓度为45%的氢氧化钠溶液58kg进行搅拌，搅拌均匀后，停止搅拌，反应至气泡消失，重新启动搅拌；
c、淀粉的糊化改性，把氧化后的淀粉浆升温至91℃，保持恒温28分钟，得改性淀粉胶；
d、淀粉的掺混改性，取水溶性的热固性酚醛树脂胶290kg加到改性淀粉胶中，搅拌45分钟后降温冷却到50℃，得到改性淀粉木材胶粘剂。
Claims (5)
1.一种改性淀粉木材胶粘剂的制备方法，其特征在于由以下步骤构成：
a、淀粉的水解改性，用水把淀粉配制成质量浓度为35~45%的淀粉浆，再向其内加入淀粉水解助剂进行水解1~5小时，所述的淀粉水解助剂为酵母、盐酸、硫酸或真菌淀粉酶,水解温度控制在35~50℃，其中淀粉水解助剂质量为淀粉质量的0.01~2%；
b、淀粉的氧化改性，在上述水解后的淀粉浆中加入硫酸盐作为催化剂，硫酸盐为硫酸亚铁、硫酸铜或硫酸镍，缓慢加入氧化剂，氧化剂为有效氯质量含量为8%的次氯酸钠或质量浓度为30%的双氧水，反应10~50分钟后，缓慢加入质量浓度为45%的氢氧化钠溶液进行搅拌，搅拌均匀后，停止搅拌，反应至气泡消失，重新启动搅拌，其中硫酸盐质量为淀粉质量的0.1~1%、氧化剂质量为淀粉质量的5~10%、氢氧化钠溶液质量为淀粉质量的20~30%；
c、淀粉的糊化改性，把氧化后的淀粉浆升温到88~92℃，保温20~30分
钟，制得改性淀粉胶；
d、淀粉的掺混改性，取水溶性的热固性酚醛树脂胶加到改性淀粉胶中，
搅拌30~50分钟后降温冷却到50℃，得到改性淀粉木材胶粘剂，其中改性淀粉胶的质量占木材胶粘剂质量的50~70%，热固性酚醛树脂胶的质量占木材胶粘剂质量的30~50%。
2.如权利要求1所述的一种改性淀粉木材胶粘剂的制备方法，其特征在于：所述d步骤中的改性淀粉胶的质量占木材胶粘剂质量的70%，热固性酚醛树脂胶的质量占木材胶粘剂质量的30%。
3. 一种改性淀粉木材胶粘剂，是通过权利要求1所述的制备方法制备而成的。
4. 如权利要求3所述的一种改性淀粉木材胶粘剂，其特征在于：所述木材胶粘剂的粘度为600~2200mPa·s，固含量为38~42%，外观为黑棕色。
5. 如权利要求3所述的一种改性淀粉木材胶粘剂制作胶合板的应用。
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